钛合金表面活性蛋白纳米微囊/凝胶复合涂层功能化研究

摘要

医用钛合金因具有优异的力学性能和良好的生物相容性而被广泛用作骨科植入器械,生长因子有很好的诱导骨再生能力,将两者结合可以有效的促进成骨。但是生长因子改性钛合金面临生长因子活性丧失、负载量低、改性程序复杂、难以消毒等问题。本文以单蛋白纳米微囊技术和钛合金表面高分子凝胶技术相结合,研究了钛合金表面的活性蛋白功能化及消毒条件对蛋白活性的影响。
　　以葡萄糖氧化酶为活性蛋白模型,以丙烯酰胺(AAM)和N-(3氨基丙基)丙烯酰胺(APM)为单体,甲叉丙烯酰胺(Bis)为交联剂,过硫酸铵(APS)和四甲基二乙胺(TEMED)为引发剂,通过自由基聚合制备了葡萄糖氧化酶纳米微囊,使用扫描电镜、粒度仪、电位仪和凝胶电泳对其结构、粒径和表面电位进行了表征,其粒径为20-50nm,表面的ZETA电位为+20mV。该葡萄糖氧化酶纳米微囊在60℃温度下处理60min仍可保留80％的活性,在体积分数15%的甲醇、乙醇和丙酮溶液中仍可保留85%以上的活性。在反复冻融和冷冻干燥的情况下分别能保持80%以上和95%以上的活性,证明纳米微囊技术能够很好的保持葡萄糖氧化酶的活性。
　　采用pH诱导的多巴胺氧化自聚合的方式对钛片表面进行改性,在钛片表面形成聚多巴胺层,通过醌与氨基迈克尔加成反应在表面引入N-(3氨基丙基)丙烯酰胺,以2-甲基丙烯酸羟基乙酯磷脂酰胆碱(MPC)和丙烯酰胺为单体,通过原位自由基聚合的方式在钛合金表面形成含磷酰胆碱凝胶涂层,实现对葡萄糖氧化酶纳米微囊的负载。通过扫描电镜、电子能谱、拉曼光谱和衰减全反射红外对其表面结构和化学组成进行了表征,对葡萄糖氧化酶纳米微囊负载量和释放进行了研究。结果表明纳米凝胶负载量可达3.81μg,凝胶的交联度越大,其负载量越大,并且可实现葡萄糖氧化酶纳米微囊的缓释。以伽马射线辐照法对功能化钛合金进行灭菌,在50KGray的辐射剂量下葡萄糖氧化酶的活性仍然能够保持在50%以上,菌落培养实验表明,菌落计数为零。

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第一章 前言

1.1 骨修复材料的发展

1.2 钛合金骨科材料

1.3 基于仿生机理的多巴胺功能化修饰钛合金

1.4 蛋白质纳米微囊技术

1.5 2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)聚合物

1.6 本课题研究的意义及创新点

第二章 蛋白纳米微囊的制备以及表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 钛合金表面蛋白质纳米凝胶复合涂层制备、表征与消毒

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

全文结论

参考文献

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致谢